Un equipo de investigación afiliado al Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) de Corea del Sur han desarrollado una célula solar de perovskita mediante el uso de cloruro de alquilamonio (RACI) para controlar la formación de defectos en la capa de perovskita. En relación con el estudio, el profesor Seok dijo: "Es el punto de partida del viaje para lograr una eficiencia superior al 27%".
Las células solares de perovskita (PSC por sus siglas en inglés) se fabrican recubriendo un semiconductor cristalino de estructura perovskita con una fina película. Por tanto, para lograr una alta eficiencia es muy importante controlar el comportamiento de cristalización de la película delgada de modo que haya pocos defectos internos.
Un equipo de investigación dirigido por el catedrático Sang Il Seok, del Departamento de Energía e Ingeniería Química del UNIST, ha desvelado un método y un principio novedosos para controlar la cristalinidad de los semiconductores de capa fotoactiva de perovskita" y ha desarrollado una tecnología para fabricar PSC de alta eficiencia.
Este principio se utilizó para fabricar células solares de perovskita que alcanzaron la mejor eficiencia del mundo, un 26,08%, y el Laboratorio Nacional de Energías Renovables la reconoció como la mejor eficiencia del mundo (25,73%). El logro se dio a conocer el 16 de febrero, como AAP (Accelerated Article Preview), en la revista más prestigiosa del mundo, Nature.
Defectos
Para conseguir una alta eficiencia de los PSC, es muy importante controlar los defectos extremadamente bajos en los cristales de las películas finas de perovskita. Estos defectos también tienen un impacto significativo en la estabilidad a largo plazo de las células solares. El control del proceso de generación de películas finas y la comprensión de los principios de este proceso son tecnologías de factores clave que satisfacen al mismo tiempo la alta eficiencia y la estabilidad a largo plazo.
"Se utilizó cloruro de alquilamonio (RACI), que se decuantiza en la fase de cristalización mientras se combina con los componentes de la perovskita", explica el profesor Seok. "Esta combinación óptima con Alkyl también pudo controlar de forma óptima la tasa de volatilización con disolvente durante el recubrimiento y el tratamiento térmico de la solución precursora de perovskita". Y explicó: "Esta combinación permitió fabricar una película delgada de perovskita que es densa a la vez que aplana extremadamente la superficie de la película delgada, y tiene una cristalinidad muy buena que minimiza los defectos internos del cristal."
"Este estudio es muy significativo, ya que examina el proceso de cristalización de la perovskita con aniones haluro en tiempo real a través de la línea de luz UNIST-PAL del Laboratorio Acelerador de Pohang", dijo el profesor Tae Joo Shin, de la Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering del UNIST.
La perovskita supera al silicio
"Gracias a este estudio, las células solares de perovskita, con una eficiencia superior al 26%, pronto superarán la eficiencia de las células solares de silicio", señala el profesor Seok. "Este estudio es el punto de partida del viaje para alcanzar una eficiencia superior al 27%".
Cando se probó con seguimiento del punto de máxima potencia bajo iluminación ambiental y a plena luz del sol sin filtro de corte UV, el dispositivo objetivo encapsulado conservó aproximadamente el 88% (25,2%) de su eficiencia inicial después de 600 h.Publicado en el número de febrero de 2023 de la revista Nature, este estudio ha contado con la participación de Jaewang Park y Jongbeom Kim, del Departamento de Energía e Ingeniería Química del UNIST, como primeros autores. Este estudio también ha contado con el apoyo del Programa de Investigación en Ciencias Básicas a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF), financiado por el gobierno coreano (MSIT).
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